KR102244070B1 - 기상 증착 장치, 기상 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법 - Google Patents

기상 증착 장치, 기상 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 기판에 대하여 박막을 증착하기 위한 기상 증착 장치에 관한 것으로서, 상기 기판의 서로 다른 영역에 대응되도록 배치된 복수의 모듈을 구비하고, 상기 복수의 모듈은 각각, 본체부 및 상기 본체부의 면 중 상기 기판을 향하는 면에 형성된 노즐부를 포함하고, 상기 복수의 모듈은 각각 독립적으로 상기 기판의 서로 다른 영역에 대하여 증착 공정을 진행하는 기상 증착 장치를 개시한다.

Description

기상 증착 장치, 기상 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법{Vapor deposition apparatus, vapor deposition method and method for manufacturing organic light emitting display apparatus}
본 발명의 실시예들은 기상 증착 장치, 기상 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자, 표시 장치 및 기타 전자 소자 등은 복수의 박막을 구비한다. 이러한 복수의 박막을 형성하는 방법은 다양한데 그 중 기상 증착 방법이 하나의 방법이다.
기상 증착 방법은 박막을 형성할 원료로서 하나 이상의 기체를 사용한다. 이러한 기상 증착 방법은 화학적 기상 증착(CVD:chemical vapor deposition), 원자층 증착(ALD:atomic layer deposition) 기타 다양한 방법이 있다.
이중, 원자층 증착 방법은 하나의 원료 물질을 주입후, 퍼지/펌핑 후 단일 분자층 또는 그 이상의 층을 기판에 흡착한 후, 또 다른 원료 물질을 주입후 퍼지/펌핑하여 최종적으로 원하는 단일의 원자층 또는 다층의 원자층을 형성하게 된다.
한편, 표시 장치들 중, 유기 발광 표시 장치는 시야각이 넓고 컨트라스트가 우수할 뿐만 아니라 응답속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어 차세대 디스플레이 장치로서 주목을 받고 있다.
유기 발광 표시 장치는 서로 대향된 제1 전극 및 제2 전극 사이에 유기 발광층을 구비하는 중간층을 포함하고, 그 외에 하나 이상의 다양한 박막을 구비한다. 이때 유기 발광 표시 장치의 박막을 형성하기 위하여 기상 증착 공정을 이용하기도 한다.
다양한 박막의 형성을 위한 기상 증착 공정의 공정의 효율성 및 박막 특성을 향상하기 위한 다양한 시도가 진행되고 있다.
본 발명의 실시예들은 기상 증착 장치, 기상 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 기판에 대하여 박막을 증착하기 위한 기상 증착 장치에 관한 것으로서, 상기 기판의 서로 다른 영역에 대응되도록 배치된 복수의 모듈을 구비하고, 상기 복수의 모듈은 각각, 본체부 및 상기 본체부의 면 중 상기 기판을 향하는 면에 형성된 노즐부를 포함하고, 상기 복수의 모듈은 각각 독립적으로 상기 기판의 서로 다른 영역에 대하여 증착 공정을 진행하는 기상 증착 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서 상기 복수의 모듈의 노즐부들은 각각 서로 독립적으로 복수 개의 종류의 기체를 선택적으로 상기 기판 방향으로 공급할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 노즐부는 상기 기판의 적어도 일 방향의 폭에 대응하는 길이를 갖도록 선형(linear type)일 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복수의 모듈은 각각, 상기 본체부의 면 중 상기 기판을 향하는 면에 형성되고 상기 노즐부와 이격되도록 형성된 플라즈마 발생부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복수의 모듈의 플라즈마 발생부들의 각각에 대응하는 복수의 매쳐 및 상기 복수의 매쳐에 공통으로 연결된 발전기를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 발전기에서 발생한 에너지를 상기 복수의 매쳐 중 선택된 어느 하나의 매쳐에 전달하도록 배치된 스위치를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복수의 모듈은 전체적으로 상기 기판의 전체 영역에 대응하거나 그보다 큰 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 기판에 대하여 박막을 형성하기 위한 기상 증착 방법에 관한 것으로서, 상기 기판의 서로 다른 영역에 대응되도록 배치된 복수의 모듈을 구비하고, 상기 복수의 모듈은 상기 복수의 모듈은 각각, 본체부 및 상기 본체부의 면 중 상기 기판을 향하는 면에 형성된 노즐부를 포함하는 기상 증착 장치를 준비하는 단계, 상기 기판을 상기 기상 증착 장치의 상기 복수의 모듈에 대응되도록 배치하는 단계 및 상기 복수의 모듈이 각각 독립적으로 상기 기판의 서로 다른 영역에 대하여 복수의 원료 기체를 순차적으로 공급하여 상기 기판에 박막을 형성하는 단계를 포함하는 기상 증착 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서 상기 복수의 모듈의 노즐부들이 각각 서로 독립적으로 제1 원료 기체, 제2 원료 기체 및 퍼지 기체를 선택적으로 상기 기판 방향으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복수의 모듈의 노즐부들 중 상기 제1 원료 기체 또는 제2 원료 기체를 상기 기판으로 공급하는 중에 상기 노즐부와 인접한 다른 노즐부는 상기 퍼지 기체를 상기 기판 방향으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복수의 모듈의 노즐부들은 일 방향으로 배치되고, 상기 복수의 모듈들은 상기 일 방향으로 배치된 순서대로 상기 제1 원료 기체 또는 제2 원료 기체를 상기 기판으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복수의 모듈은 각각, 상기 본체부의 면 중 상기 기판을 향하는 면에 형성되고 상기 노즐부와 이격되도록 형성된 플라즈마 발생부를 더 포함하고, 상기 박막을 형성하는 공정의 적어도 하나의 원료 기체를 공급하는 과정 중에 상기 플라즈마 발생부가 플라즈마를 발생하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복수의 모듈의 플라즈마 발생부들은 서로 독립적으로 플라즈마를 발생할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 기판에 박막을 형성하는 과정은 상기 기판이 상기 기상 증착 장치에 대하여 고정된 채 진행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 기판 상에 하나 이상의 박막을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 기판상의 박막을 제조하는 단계는, 상기 기판의 서로 다른 영역에 대응되도록 배치된 복수의 모듈을 구비하고, 상기 복수의 모듈은 각각, 본체부 및 상기 본체부의 면 중 상기 기판을 향하는 면에 형성된 노즐부를 포함하는 기상 증착 장치를 준비하는 단계, 상기 기판을 상기 기상 증착 장치의 상기 복수의 모듈에 대응되도록 배치하는 단계 및 상기 복수의 모듈이 각각 독립적으로 상기 기판의 서로 다른 영역에 대하여 복수의 원료 기체를 순차적으로 공급하는 단계를 포함하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법을 개시한다.
본 실시예에 있어서 상기 기판상의 박막을 제조하는 단계는, 상기 복수의 모듈의 노즐부들이 각각 서로 독립적으로 제1 원료 기체, 제2 원료 기체 및 퍼지 기체를 선택적으로 상기 기판 방향으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복수의 모듈의 노즐부들 중 상기 제1 원료 기체 또는 제2 원료 기체를 상기 기판으로 공급하는 중에 상기 노즐부와 인접한 다른 노즐부는 상기 퍼지 기체를 상기 기판 방향으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 복수의 모듈은 각각, 상기 본체부의 면 중 상기 기판을 향하는 면에 형성되고 상기 노즐부와 이격되도록 형성된 플라즈마 발생부를 더 포함하고, 상기 복수의 원료 기체를 공급하는 단계에서 적어도 하나의 원료 기체를 공급하는 과정 중에 상기 플라즈마 발생부가 플라즈마를 발생하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 유기 발광 표시 장치는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되고 적어도 유기 발광층을 갖는 중간층을 구비하는 유기 발광 소자를 포함하고, 상기 기판상의 박막을 제조하는 단계는, 상기 유기 발광 소자를 봉지하는 봉지막을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 실시예에 있어서 상기 기판상의 박막을 제조하는 단계는, 상기 유기 발광 표시 장치에 구비된 하나 이상의 절연막 또는 도전막을 형성하는 단계일 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
이러한 일반적이고 구체적인 측면이 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램, 또는 어떠한 시스템, 방법, 컴퓨터 프로그램의 조합을 사용하여 실시될 수 있다.
본 실시예에 관한 기상 증착 장치, 기상 증착 방법 및 유기 발광 표시 장치 제조 방법은 공정 효율성 및 박막 특성을 용이하게 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 기상 증착 장치를 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 기상 증착 장치에 선택적으로 구비될 수 있는 밸브를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 관한 기상 증착 방법을 순차적으로 도시한 도면들이다.
도 5는 도 4a 내지 도 4f에 도시된 방법을 통하여 형성된 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 F의 확대도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 기상 증착 장치를 도시한 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절취한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면 본 실시예의 기상 증착 장치(100)는 복수의 모듈(MD1, MD2, MD3)을 포함하고, 구체적으로 제1 모듈(MD1), 제2 모듈(MD2) 및 제3 모듈(MD3)을 포함한다.
또한, 제1 모듈(MD1), 제2 모듈(MD2) 및 제3 모듈(MD3)은 각각 하나 이상의 기체를 기판(SUB)방향으로 공급하는 제1 노즐부(111), 제2 노즐부(112) 및 제3 노즐부(113)를 구비하고, 제1 플라즈마 발생부(121), 제2 플라즈마 발생부(122) 및 제3 플라즈마 발생부(123)를 구비한다.
기상 증착 장치(100)는 기판(SUB)에 대하여 기상 증착 공정을 진행하여 하나 이상의 박막을 기판(SUB)상에 형성한다.
복수의 모듈(MD1, MD2, MD3)은 각각 기판(S)에 대하여 증착 공정을 진행하기 위하여 기판(S)의 서로 다른 영역에 대응되도록 배치된다.
각 부재에 대하여 구체적으로 설명한다.
기판(SUB)은 증착 공정 진행 시 안정적인 배치를 위하여 스테이지(101)에 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 스테이지(101)는 기상 증착 공정이 진행되는 동안 기판(SUB)을 안정적으로 고정한다. 스테이지(101)는 클램프(미도시)등을 구비하여 클램프(미도시)를 통하여 기판(SUB)을 스테이지(101)에 효율적으로 고정할 수도 있다. 또한, 도 2에 도시한 것과 같이 스테이지(101)는 소정의 그루브를 구비하고, 이러한 그루브에 기판(SUB)이 배치될 수 있다. 이를 통하여 스테이지(101)에 기판(SUB)이 안정적으로 배치되어 기상 증착 공정이 진행되는 동안 기판(SUB)의 이탈이나 떨림등을 방지한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고 스테이지(101)가 그루브를 가지지 아니할 수도 있다.
또한 선택적인 실시예로서, 스테이지(101)에 흡착부(미도시)가 형성되어 기판(SUB)을 스테이지(101)에 효과적으로 배치할 수 있다.
기판(SUB)에 대응하도록 제1 모듈(MD1), 제2 모듈(MD2) 및 제3 모듈(MD3)이 배치된다. 즉, 기판(SUB)의 좌측 영역에 대응되도록 제1 모듈(MD1)이 배치되고, 기판(SUB)의 중앙 영역에 대응되도록 제2 모듈(MD2)이 배치되고 및 기판(SUB)의 우측 영역에 대응되도록 제3 모듈(MD3)이 배치된다.
이 때 제1 모듈(MD1), 제2 모듈(MD2) 및 제3 모듈(MD3)이 기판(SUB)의 전체에 대응되도록 하여, 기판(SUB)의 상면의 전체 영역은 빠짐없이 1 모듈(MD1), 제2 모듈(MD2) 및 제3 모듈(MD3) 중 어느 하나에 대응되는 것이 바람직하다. 이를 통하여 기판(SUB)의 전체 영역에 대하여 증착 공정을 진행하여 균일한 특성을 갖는 증착막을 형성할 수 있다.
제1 모듈(MD1), 제2 모듈(MD2) 및 제3 모듈(MD3)에 대하여 설명하기로 한다. 먼저 제1 모듈(MD1)에 대하여 설명한다.
제1 모듈(MD1)은 제1 본체부(HU1), 제1 노즐부(111), 제1 플라즈마 발생부(121)를 구비한다.
제1 본체부(HU1)은 제1 모듈(MD1)의 전체적인 형태를 유지하고 보호하는 하우징의 기능을 한다.
제1 노즐부(111)는 제1 본체부(HU1)의 면 중 기판(SUB)이 배치된 스테이지(101)를 향하는 면에 형성된다. 제1 노즐부(111)는 두 개 이상의 종류의 기체를 선택적으로 기판(SUB)방향으로 공급한다. 구체적으로, 제1 노즐부(111)는 하나 이상의 원료 기체 및 퍼지 기체를 기판(SUB)방향으로 선택적으로 공급한다. 즉, 제1 원료 기체, 제2 원료 기체 및 퍼지 기체를 기판(SUB)방향으로 공급할 수 있는데, 이를 위하여 제1 노즐부(111)는 복수의 기체 공급원에 연결되고 하나 이상의 밸브를 통하여 기체의 흐름을 제어한다. 이에 대한 내용은 도 3을 참고하면서 후술한다.
제1 노즐부(111)는 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예를들면 선형일 수 있다. 즉, 기판(SUB)의 적어도 일 방향의 폭에 대응하는 길이를 갖도록 길게 연장된 형태를 가질 수 있다.
제1 플라즈마 발생부(121)는 제1 본체부(HU1)의 면 중 기판(SUB)이 배치된 스테이지(101)를 향하는 면에 형성된다. 제1 플라즈마 발생부(121)는 제1 노즐부(111)와 이격되도록 배치된다. 또한, 제1 플라즈마 발생부(121)는 증착 공정 진행 시 선택적으로 플라즈마를 발생하도록 배치된다. 이를 위하여 제1 플라즈마 발생부(121)는 전극 형태를 가질 수 있다. 예를들면, 제1 플라즈마 발생부(121)는 플레이트 형태의 전극일 수 있다.
제1 플라즈마 발생부(121)에서의 플라즈마 발생은 다양한 방법을 통하여 구현될 수 있다. 구체적인 예로서, 도 1 및 도 2에 도시한 것과 같이 발전기(GE), 제1 매쳐(MT1,matcher) 및 제1 도전부(131)를 포함하여 구현할 수 있다. 즉, 발전기(GE)는 제1 매쳐(MT1)와 연결되고, 제1 매쳐(MT1)는 제1 도전부(131)를 통하여 제1 플라즈마 발생부(121)와 전기적으로 연결된다. 또한 선택적 실시예로서 제1 매쳐(MT1)와 발전기(GE)의 사이에는 스위치가(SW)가 배치될 수 있다. 발전기(GE)는 다양한 종류일 수 있는데, 예를들면 RF 발전기일 수 있다.
제1 도전부(131) 및 제1 플라즈마 발생부(121)와 제1 본체부(HU1)의 사이에는 전기적 절연을 위한 제1 절연부a(141a) 및 제1 절연부b(141b)이 더 형성된다. 즉 제1 도전부(131)의 측면을 감싸도록 제1 절연부a(141a)가 형성된다. 또한, 제1 플라즈마 발생부(121)의 측면 및 상면을 감싸도록 제1 절연부b(141b)가 형성된다.
제2 모듈(MD2)은 제2 본체부(HU2), 제2 노즐부(112), 제2 플라즈마 발생부(122)를 구비한다.
제2 본체부(HU2)는 제2 모듈(MD2)의 전체적인 형태를 유지하고 보호하는 하우징의 기능을 한다.
제2 노즐부(112)는 제2 본체부(HU2)의 면 중 기판(SUB)이 배치된 스테이지(101)를 향하는 면에 형성된다. 제2 노즐부(112)는 두 개 이상의 종류의 기체를 선택적으로 기판(SUB)방향으로 공급한다. 구체적으로, 제2 노즐부(112)는 하나 이상의 원료 기체 및 퍼지 기체를 기판(SUB)방향으로 선택적으로 공급한다. 즉, 제1 원료 기체, 제2 원료 기체 및 퍼지 기체를 기판(SUB)방향으로 공급할 수 있는데, 이를 위하여 제2 노즐부(112)는 복수의 기체 공급원에 연결되고 하나 이상의 밸브를 통하여 기체의 흐름을 제어한다. 이에 대한 내용은 도 3을 참고하면서 후술한다.
제2 노즐부(112)는 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예를들면 선형일 수 있다. 즉, 기판(SUB)의 적어도 일 방향의 폭에 대응하는 길이를 갖도록 길게 연장된 형태를 가질 수 있다.
제2 노즐부(112)는 제1 모듈(MD1)의 제1 플라즈마 발생부(121)와 이격되도록 배치된다. 즉 제2 노즐부(112)는 제1 플라즈마 발생부(121)와 제2 플라즈마 발생부(122)의 사이에 배치된다.
제2 플라즈마 발생부(122)는 제2 본체부(HU2)의 면 중 기판(SUB)이 배치된 스테이지(101)를 향하는 면에 형성된다. 제2 플라즈마 발생부(122)는 제2 노즐부(112)와 이격되도록 배치된다. 또한, 제2 플라즈마 발생부(122)는 증착 공정 진행 시 선택적으로 플라즈마를 발생하도록 배치된다. 이를 위하여 제2 플라즈마 발생부(122)는 전극 형태를 가질 수 있다. 예를들면, 제2 플라즈마 발생부(122)는 플레이트 형태의 전극일 수 있다.
제2 플라즈마 발생부(122)에서의 플라즈마 발생은 다양한 방법을 통하여 구현될 수 있다. 구체적인 예로서, 도 1 및 도 2에 도시한 것과 같이 발전기(GE), 제2 매쳐(MT2,matcher) 및 제2 도전부(132)를 포함하여 구현할 수 있다. 즉, 발전기(GE)는 제2 매쳐(MT2)와 연결되고, 제2 매쳐(MT2)는 제2 도전부(132)를 통하여 제2 플라즈마 발생부(122)와 전기적으로 연결된다. 또한 선택적 실시예로서 제2 매쳐(MT2)와 발전기(GE)의 사이에는 스위치가(SW)가 배치될 수 있다.
제2 도전부(132) 및 제2 플라즈마 발생부(122)와 제2 본체부(HU2)의 사이에는 전기적 절연을 위한 제2 절연부a(142a) 및 제2 절연부b(142b)이 더 형성된다. 즉 제2 도전부(132)의 측면을 감싸도록 제2 절연부a(142a)가 형성된다. 또한, 제2 플라즈마 발생부(122)의 측면 및 상면을 감싸도록 제2 절연부b(142b)가 형성된다.
제3 모듈(MD3)은 제3 본체부(HU3), 제3 노즐부(113), 제3 플라즈마 발생부(123)를 구비한다.
제3 본체부(HU3)는 제3 모듈(MD3)의 전체적인 형태를 유지하고 보호하는 하우징의 기능을 한다.
제3 노즐부(113)는 제3 본체부(HU3)의 면 중 기판(SUB)이 배치된 스테이지(101)를 향하는 면에 형성된다. 제3 노즐부(113)는 두 개 이상의 종류의 기체를 선택적으로 기판(SUB)방향으로 공급한다. 구체적으로, 제3 노즐부(113)는 하나 이상의 원료 기체 및 퍼지 기체를 기판(SUB)방향으로 선택적으로 공급한다. 즉, 제1 원료 기체, 제2 원료 기체 및 퍼지 기체를 기판(SUB)방향으로 공급할 수 있는데, 이를 위하여 제3 노즐부(113)는 복수의 기체 공급원에 연결되고 하나 이상의 밸브를 통하여 기체의 흐름을 제어한다. 이에 대한 내용은 도 3을 참고하면서 후술한다.
제3 노즐부(113)는 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예를들면 선형일 수 있다. 즉, 기판(SUB)의 적어도 일 방향의 폭에 대응하는 길이를 갖도록 길게 연장된 형태를 가질 수 있다.
제3 노즐부(113)는 제2 모듈(MD2)의 제2 플라즈마 발생부(122)와 이격되도록 배치된다. 즉 제3 노즐부(113)는 제2 플라즈마 발생부(122)와 제3 플라즈마 발생부(123)의 사이에 배치된다.
제3 플라즈마 발생부(123)는 제3 본체부(HU3)의 면 중 기판(SUB)이 배치된 스테이지(101)를 향하는 면에 형성된다. 제3 플라즈마 발생부(123)는 제3 노즐부(113)와 이격되도록 배치된다. 또한, 제3 플라즈마 발생부(123)는 증착 공정 진행 시 선택적으로 플라즈마를 발생하도록 배치된다. 이를 위하여 제3 플라즈마 발생부(123)는 전극 형태를 가질 수 있다. 예를들면, 제3 플라즈마 발생부(123)는 플레이트 형태의 전극일 수 있다.
제3 플라즈마 발생부(123)에서의 플라즈마 발생은 다양한 방법을 통하여 구현될 수 있다. 구체적인 예로서, 도 1 및 도 2에 도시한 것과 같이 발전기(GE), 제3 매쳐(MT3,matcher) 및 제3 도전부(133)를 포함하여 구현할 수 있다. 즉, 발전기(GE)는 제3 매쳐(MT3)와 연결되고, 제3 매쳐(MT3)는 제3 도전부(133)를 통하여 제3 플라즈마 발생부(123)와 전기적으로 연결된다. 또한 선택적 실시예로서 제3 매쳐(MT3)와 발전기(GE)의 사이에는 스위치가(SW)가 배치될 수 있다.
제3 도전부(133) 및 제3 플라즈마 발생부(123)와 제3 본체부(HU3)의 사이에는 전기적 절연을 위한 제3 절연부a(143a) 및 제3 절연부b(143b)이 더 형성된다. 즉 제3 도전부(133)의 측면을 감싸도록 제3 절연부a(143a)가 형성된다. 또한, 제3 플라즈마 발생부(123)의 측면 및 상면을 감싸도록 제3 절연부b(143b)가 형성된다.
제1 모듈(MD1), 제2 모듈(MD2)및 제3 모듈(MD3)의 각각의 제1 본체부(HU1), 제2 본체부(HU2) 및 제3 본체부(HU3)는 각각 별개로 형성될 수 있다. 그러나 선택적 실시예로서 도 1 및 도 2에 도시한 것과 같이 제1 본체부(HU1), 제2 본체부(HU2) 및 제3 본체부(HU3)가 일체로 형성되어 기상 증착 장치(100)의 전체적인 내구성, 제조 미 취급의 편이성을 증대할 수 있다.
또한, 본 실시예는 하나의 발전기(GE)에 각 모듈에 대응하는 3개의 매쳐(MT1, MT2, MT3)를 구비하여 기상 증착 장치(100)의 크기를 감소하고 소비 전력을 감소한다.
도 3은 도 1의 기상 증착 장치에 선택적으로 구비될 수 있는 밸브를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면 본 실시예의 기상 증착 장치(100)는 복수 개의 기체 공급원(P1, P2, S, P)를 구비한다.
구체적으로 제1 퍼지 기체 공급원(P1), 제2 퍼지 기체 공급원(P2), 제1 원료 기체 공급원(S) 및 제2 원료 기체 공급원(R)을 포함한다. 제2 퍼지 기체 공급원(P2)은 선택적 실시예의 구조로서 생략될 수도 있다.
제1 퍼지 기체 공급원(P1)는 제1 노즐부(111), 제2 노즐부(112) 및 제3 노즐부에 모두 연결될 수 있다. 제2 퍼지 기체 공급원(P2)은 제1 노즐부(111), 제2 노즐부(112) 및 제3 노즐부에 모두 연결될 수 있다. 제1 원료 기체 공급원(S)은 제1 노즐부(111), 제2 노즐부(112) 및 제3 노즐부에 모두 연결될 수 있다. 제2 원료 기체 공급원(R)은 제1 노즐부(111), 제2 노즐부(112) 및 제3 노즐부에 모두 연결될 수 있다.
기상 증착 장치(100)는 제1 퍼지 기체 공급원(P1), 제2 퍼지 기체 공급원(P2), 제1 원료 기체 공급원(S) 및 제2 원료 기체 공급원(R)으로부터 제1 노즐부(111), 제2 노즐부(112) 및 제3 노즐부(113)로의 전체적인 공급을 제어할 수 있는 밸브들을 구비한다.
구체적으로 제1 퍼지 밸브(VP1)는 제1 퍼지 기체 공급원(P1)로부터 제1 노즐부(111), 제2 노즐부(112) 및 제3 노즐부(113)로의 전체적인 공급을 제어할 수 있도록 배치된다.
제2 퍼지 밸브(VP2)는 제2 퍼지 기체 공급원(P2)로부터 제1 노즐부(111), 제2 노즐부(112) 및 제3 노즐부(113)로의 전체적인 공급을 제어할 수 있도록 배치된다.
제1 원료 밸브(VS)는 제1 원료 기체 공급원(S)로부터 제1 노즐부(111), 제2 노즐부(112) 및 제3 노즐부(113)로의 전체적인 공급을 제어할 수 있도록 배치된다.
제2 원료 밸브(VR)는 제2 원료 기체 공급원(R)로부터 제1 노즐부(111), 제2 노즐부(112) 및 제3 노즐부(113)로의 전체적인 공급을 제어할 수 있도록 배치된다.
기상 증착 장치(100)는 제1 퍼지 기체 공급원(P1), 제2 퍼지 기체 공급원(P2), 제1 원료 기체 공급원(S) 및 제2 원료 기체 공급원(R)으로부터 제1 노즐부(111)로의 공급을 각각 제어할 수 있는 제1 밸브부(V1)를 구비한다. 제1 밸브부(V1)는 제1 밸브a(V1a), 제1 밸브b(V1b), 제1 밸브c(V1c)를 구비한다.
제1 밸브a(V1a)는 제2 퍼지 기체 공급원(P2)으로부터 제1 노즐부(111)로의 공급을 제어한다. 제1 밸브b(V1b)는 제2 원료 기체 공급원(R)으로부터 제1 노즐부(111)로의 공급을 제어한다. 제1 밸브c(V1c)는 제1 원료 기체 공급원(S)으로부터 제1 노즐부(111)로의 공급을 제어한다.
기상 증착 장치(100)는 제1 퍼지 기체 공급원(P1), 제2 퍼지 기체 공급원(P2), 제1 원료 기체 공급원(S) 및 제2 원료 기체 공급원(R)으로부터 제2 노즐부(112)로의 공급을 각각 제어할 수 있는 제2 밸브부(V2)를 구비한다. 제2 밸브부(V2)는 제2 밸브a(V2a), 제2 밸브b(V2b), 제2 밸브c(V2c)를 구비한다.
제2 밸브a(V2a)는 제2 퍼지 기체 공급원(P2)으로부터 제2 노즐부(112)로의 공급을 제어한다. 제2 밸브b(V2b)는 제2 원료 기체 공급원(R)으로부터 제2 노즐부(112)로의 공급을 제어한다. 제2 밸브c(V2c)는 제2 원료 기체 공급원(S)으로부터 제2 노즐부(112)로의 공급을 제어한다.
기상 증착 장치(100)는 제1 퍼지 기체 공급원(P1), 제2 퍼지 기체 공급원(P2), 제1 원료 기체 공급원(S) 및 제2 원료 기체 공급원(R)으로부터 제3 노즐부(113)로의 공급을 각각 제어할 수 있는 제3 밸브부(V3)를 구비한다. 제3 밸브부(V3)는 제3 밸브a(V3a), 제3 밸브b(V3b), 제3 밸브c(V3c)를 구비한다.
제3 밸브a(V3a)는 제2 퍼지 기체 공급원(P2)으로부터 제3 노즐부(113)로의 공급을 제어한다. 제3 밸브b(V3b)는 제2 원료 기체 공급원(R)으로부터 제3 노즐부(113)로의 공급을 제어한다. 제3 밸브c(V3c)는 제2 원료 기체 공급원(S)으로부터 제3 노즐부(113)로의 공급을 제어한다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 관한 기상 증착 방법을 순차적으로 도시한 도면들이다. 구체적으로 도 4a 내지 도 4f는 도 1 내지 도 3의 기상 증착 장치(100)를 이용하여 기상 증착 공정을 진행하는 것을 순차적으로 도시한 도면이다. 도 4a 내지 도 4f에는 도면의 단순화를 위하여 제1 모듈(MD1), 제2 모듈(MD2) 및 제3 모듈(MD3)의 각 부재에 대한 참조 부호는 생략하였다. 이들에 대한 참조 부호는 도 2와 동일하다.
먼저 도 4a를 참조하면 제1 모듈(MD1)에서 기판(SUB) 방향으로 제1 원료 기체(S)가 공급되고, 제2 모듈(MD2) 및 제3 모듈(MD3)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급된다. 구체적으로 제1 모듈(MD1)의 제1 노즐부(111)로부터 기판(SUB)방향으로 제1 원료 기체(S)가 공급된다. 제2 모듈(MD2)의 제2 노즐부(112) 및 제3 모듈(MD3)의 제3 노즐부(113)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급된다.
이 때 제1 노즐부(111)로부터 제1 원료 기체(S)를 기판(SUB)방향으로 공급하도록 도 3에 도시된 밸브 중 제1 원료 밸브(VS) 및 제1 밸브c(V1c)는 열려 있다.
퍼지 기체(P)는 다양한 재료일 수 있고, 예를들면 퍼지 기체(P)는 불활성 기체를 함유할 수 있고, 예를들면 아르곤 또는 질소를 함유할 수 있다. 퍼지 기체(P)를 통하여 기판(SUB)상부의 불순물을 제거하고, 기상 증착 공정을 진행할 공간의 청정도를 유지한다. 이 때 선택적 실시예로서 제1 모듈(MD1)의 제1 노즐부(111)에서 제1 원료 기체(S)를 기판(SUB)방향으로 공급하기 전에 퍼지 기체(P)를 먼저 공급한 후에 공정을 진행할 수도 있다.
제1 원료 기체(S)는 다양한 재료일 수 있다. 예를들면 제1 원료 기체(S)는 알루미늄(Al)을 함유하는 기체, 예를들면 트리메틸알루미늄(TMA:trimethyl aluminum)을 함유할 수 있다. 이러한 경우 제1 원료 기체(S)가 기판(SUB)방향으로 공급되면 기판(SUB)의 면, 구체적으로 제1 모듈(MD1)에 대응하는 영역에는 Al을 함유하는 흡착층이 형성된다. 구체적으로 기판(SUB)의 제1 모듈(MD1)에 대응하는 면에 화학적 흡착층 및 물리적 흡착층이 형성된다.
그리고 나서 도 4b를 참조하면 제1 모듈(MD1)과 인접한 제2 모듈(MD2)에서 기판(SUB) 방향으로 제1 원료 기체(S)가 공급되고, 제1 모듈(MD1) 및 제3 모듈(MD3)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급된다. 구체적으로 제2 모듈(MD2)의 제2 노즐부(112)로부터 기판(SUB)방향으로 제1 원료 기체(S)가 공급된다. 제1 모듈(MD1)의 제1 노즐부(111) 및 제3 모듈(MD3)의 제3 노즐부(113)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급된다.
이 때 제2 노즐부(112)로부터 제1 원료 기체(S)를 기판(SUB)방향으로 공급하도록 도 3에 도시된 밸브 중 제1 원료 밸브(VS) 및 제2 밸브c(V2c)는 열려 있다.
제1 원료 기체(S)가 기판(SUB)방향으로 공급되면 기판(SUB)의 면, 구체적으로 제2 모듈(MD2)에 대응하는 영역에는 Al을 함유하는 흡착층이 형성된다. 구체적으로 기판(SUB)의 제2 모듈(MD2)에 대응하는 면에 화학적 흡착층 및 물리적 흡착층이 형성된다.
또한 이 때 제1 모듈(MD1)의 제1 노즐부(111)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급되어 기판(SUB)의 면 중 제1 모듈(MD1)에 대응된 영역에 형성되어 있던 제1 원료 기체(S)를 통하여 형성된 흡착층 중 분자간 결합력이 약한 물리적 흡착층은 퍼지 기체(P)에 의하여 기판(SUB)으로부터 분리되어 배기된다.
그리고 나서 도 4c를 참조하면 제2 모듈(MD2)과 인접한 제3 모듈(MD3)에서 기판(SUB) 방향으로 제1 원료 기체(S)가 공급되고, 제2 모듈(MD2)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급된다. 구체적으로 제3 모듈(MD3)의 제3 노즐부(113)로부터 기판(SUB)방향으로 제1 원료 기체(S)가 공급된다. 제2 모듈(MD2)의 제2 노즐부(112)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급된다.
이 때 제3 노즐부(113)로부터 제1 원료 기체(S)를 기판(SUB)방향으로 공급하도록 도 3에 도시된 밸브 중 제1 원료 밸브(VS) 및 제3 밸브c(V3c)는 열려 있다.
제1 원료 기체(S)가 기판(SUB)방향으로 공급되면 기판(SUB)의 면, 구체적으로 제3 모듈(MD3)에 대응하는 영역에는 Al을 함유하는 흡착층이 형성된다. 구체적으로 기판(SUB)의 제3 모듈(MD3)에 대응하는 면에 화학적 흡착층 및 물리적 흡착층이 형성된다.
또한 이 때 제2 모듈(MD2)의 제2 노즐부(112)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급되어 기판(SUB)의 면 중 제2 모듈(MD2)에 대응된 영역에 형성되어 있던 제1 원료 기체(S)를 통하여 형성된 흡착층 중 분자간 결합력이 약한 물리적 흡착층은 퍼지 기체(P)에 의하여 기판(SUB)으로부터 분리되어 배기된다.
한편, 제1 모듈(MD1)에서 기판(SUB) 방향으로 제2 원료 기체(R)가 공급된다. 구체적으로 제1 모듈(MD1)의 제1 노즐부(111)로부터 기판(SUB)방향으로 제2 원료 기체(R)가 공급된다. 이 때 제1 노즐부(111)로부터 제2 원료 기체(R)를 기판(SUB)방향으로 공급하도록 도 3에 도시된 밸브 중 제2 원료 밸브(VR) 및 제1 밸브b(V1b)는 열려 있다.
제2 원료 기체(R)는 다양한 재료일 수 있다. 예를들면 제2 원료 기체(R)는 산소(O)를 함유하는 기체일 수 있고, 구체적으로 H2O, O2, N2O를 포함할 수 있다.
제2 원료 기체(R)가 기판(SUB)방향으로 제공되면 기판(SUB)의 영역 중 제1 모듈(MD1)에 대응되는 영역에 이미 흡착되어 있던 제1 원료 기체(S)로 형성된 화학적 흡착층과 반응 또는 화학적 흡착층의 일부를 치환하고, 최종적으로 원하는 증착층, 예를들면 AlxOy층이 형성된다. 이 때 과잉의 제2 원료 기체(R)는 물리적 흡착층을 이루고 잔존하거나 배기된다. 이 때 잔존하는 제2 원료 기체(R)는 배기 되도록한다.
선택적 실시예로서 제2 원료 기체(R)가 기판(SUB)방향으로 제공 시 제1 모듈(MD1)의 제1 플라즈마 발생부(121)를 통하여 플라즈마를 발생한다. 구체적으로 스위치(SW)를 통하여 발전기(GE)에서 제1 매쳐(MT1)에만 선택적으로 에너지가 공급되고, 제1 매쳐(MT1)에서 제1 도전부(131)를 거쳐 제1 플라즈마 발생부(121)에 적절한 파워가 전달되어 제1 플라즈마 발생부(121)에서 플라즈마가 발생한다. 발생한 플라즈마는 제2 원료 기체(R)를 라디칼 형태로 변환할 수 있고, 이러한 라디칼 형태는 제1 원료 기체(S)로 형성된 층과 효과적으로 반응할 수 있다.
그리고 나서 도 4d를 참조하면 제1 모듈(MD1)과 인접한 제2 모듈(MD2)에서 기판(SUB) 방향으로 제2 원료 기체(R)가 공급되고, 제1 모듈(MD1) 및 제3 모듈(MD3)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급된다. 구체적으로 제1 모듈(MD1)의 제1 노즐부(111) 및 제3 모듈(MD3)의 제3 노즐부(113)로부터 기판(SUB)방향으로 퍼지 기체(P)가 공급된다.
이 때 제2 노즐부(112)로부터 제2 원료 기체(R)를 기판(SUB)방향으로 공급하도록 도 3에 도시된 밸브 중 제2 원료 밸브(VR) 및 제2 밸브b(V2b)는 열려 있다.
이 때 제3 모듈(MD3)의 제3 노즐부(113)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급되어 기판(SUB)의 면 중 제3 모듈(MD3)에 대응된 영역에 형성되어 있던 제1 원료 기체(S)를 통하여 형성된 흡착층 중 분자간 결합력이 약한 물리적 흡착층은 퍼지 기체(P)에 의하여 기판(SUB)으로부터 분리되어 배기된다.
제1 모듈(MD1)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급되고, 퍼지 기체(P)는 기판(SUB)의 상면에 형성되어 있는 AlxOy층의 표면에 잔존하는 여분의 층들 및 불순물을 제거하여 기판(SUB)의 면 중 제1 모듈(MD1)에 대응하는 영역에 대하여 AlxOy를 포함하는 증착층의 형성의 1cycle을 완료한다.
제2 원료 기체(R)가 기판(SUB)방향으로 제공되면 기판(SUB)의 영역 중 제2 모듈(MD2)에 대응되는 영역에 이미 흡착되어 있던 제1 원료 기체(S)로 형성된 화학적 흡착층과 반응 또는 화학적 흡착층의 일부를 치환하고, 최종적으로 원하는 증착층, 예를들면 AlxOy층이 형성된다. 이 때 과잉의 제2 원료 기체(R)는 물리적 흡착층을 이루고 잔존하거나 배기된다. 이 때 잔존하는 제2 원료 기체(R)는 배기 되도록한다.
선택적 실시예로서 제2 원료 기체(R)가 기판(SUB)방향으로 제공 시 제2 모듈(MD2)의 제2 플라즈마 발생부(122)를 통하여 플라즈마를 발생한다. 구체적으로 스위치(SW)를 통하여 발전기(GE)에서 제2 매쳐(MT2)에만 선택적으로 에너지가 공급되고, 제2 매쳐(MT2)에서 제2 도전부(132)를 거쳐 제2 플라즈마 발생부(122)에 적절한 파워가 전달되어 제2 플라즈마 발생부(122)에서 플라즈마가 발생한다. 발생한 플라즈마는 제2 원료 기체(R)를 라디칼 형태로 변환할 수 있고, 이러한 라디칼 형태는 제1 원료 기체(S)로 형성된 층과 효과적으로 반응할 수 있다.
그리고 나서 도 4e를 참조하면 제2 모듈(MD2)과 인접한 제3 모듈(MD3)에서 기판(SUB) 방향으로 제2 원료 기체(R)가 공급되고, 제2 모듈(MD2)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급되고, 제1 모듈(MD1)에서 기판(SUB)방향으로 제1원료 기체(S)가 공급된다.
제2 모듈(MD2)의 제2 노즐부(112)로부터 기판(SUB)방향으로 퍼지 기체(P)가 공급된다.
제3 노즐부(113)로부터 제2 원료 기체(R)를 기판(SUB)방향으로 공급하도록 도 3에 도시된 밸브 중 제2 원료 밸브(VR) 및 제3 밸브b(V3b)는 열려 있다.
이 때 제2 모듈(MD2)의 제2 노즐부(112)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급되어 기판(SUB)의 면 중 제2 모듈(MD2)에 대응하는 영역에 형성되어 있는 AlxOy층의 표면에 잔존하는 여분의 층들 및 불순물을 제거하여 기판(SUB)의 면 중 제2 모듈(MD2)에 대응하는 영역에 대하여 AlxOy를 포함하는 증착층의 형성의 1cycle을 완료한다.
제3 모듈(MD3)의 제3 노즐부(113)로부터 제2 원료 기체(R)가 기판(SUB)방향으로 제공되면 기판(SUB)의 영역 중 제3 모듈(MD3)에 대응되는 영역에 이미 흡착되어 있던 제1 원료 기체(S)로 형성된 화학적 흡착층과 반응 또는 화학적 흡착층의 일부를 치환하고, 최종적으로 원하는 증착층, 예를들면 AlxOy층이 형성된다. 이 때 과잉의 제2 원료 기체(R)는 물리적 흡착층을 이루고 잔존하거나 배기된다. 이 때 잔존하는 제2 원료 기체(R)는 배기 되도록한다.
선택적 실시예로서 제2 원료 기체(R)가 기판(SUB)방향으로 제공 시 제3 모듈(MD3)의 제3 플라즈마 발생부(123)를 통하여 플라즈마를 발생한다. 구체적으로 스위치(SW)를 통하여 발전기(GE)에서 제3 매쳐(MT3)에만 선택적으로 에너지가 공급되고, 제3 매쳐(MT3)에서 제3 도전부(133)를 거쳐 제3 플라즈마 발생부(123)에 적절한 파워가 전달되어 제3 플라즈마 발생부(123)에서 플라즈마가 발생한다. 발생한 플라즈마는 제2 원료 기체(R)를 라디칼 형태로 변환할 수 있고, 이러한 라디칼 형태는 제1 원료 기체(S)로 형성된 층과 효과적으로 반응할 수 있다.
제1 노즐부(111)로부터 제1 원료 기체(S)를 기판(SUB)방향으로 공급하도록 도 3에 도시된 밸브 중 제1 원료 밸브(VS) 및 제1 밸브c(V1c)는 열려 있다.
제1 원료 기체(S)가 기판(SUB)방향으로 공급되면 기판(SUB)의 면, 구체적으로 제1 모듈(MD1)에 대응하는 영역에는 Al을 함유하는 흡착층이 형성된다. 구체적으로 기판(SUB)의 제1 모듈(MD1)에 대응하는 면에 화학적 흡착층 및 물리적 흡착층이 형성된다. 즉 전술한 제1 cycle에 의하여 형성된 첫 번째 AlxOy층 위에 두 번째 AlxOy층을 형성하기 위한 Al을 함유하는 흡착층이 형성된다.
그리고 나서 도 4f를 참조하면 제1 모듈(MD1)과 인접한 제2 모듈(MD2)에서 기판(SUB) 방향으로 제1 원료 기체(S)가 공급되고, 제1 모듈(MD1) 및 제3 모듈(MD3)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급된다.
제2 모듈(MD2)의 제2 노즐부(112)로부터 기판(SUB)방향으로 제1 원료 기체(S)가 공급되고, 제1 모듈(MD1)의 제1 노즐부(111) 및 제3 모듈(MD3)의 제3 노즐부(113)로부터 기판(SUB)방향으로 퍼지 기체(P)가 공급된다.
제2 노즐부(112)로부터 제1 원료 기체(S)를 기판(SUB)방향으로 공급하도록 도 3에 도시된 밸브 중 제1 원료 밸브(VS) 및 제2 밸브c(V2c)는 열려 있다.
제3 모듈(MD3)의 제3 노즐부(113)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급되어 기판(SUB)의 면 중 제3 모듈(MD3)에 대응하는 영역에 형성되어 있는 AlxOy층의 표면에 잔존하는 여분의 층들 및 불순물을 제거하여 기판(SUB)의 면 중 제3 모듈(MD3)에 대응하는 영역에 대하여 AlxOy를 포함하는 증착층의 형성의 1cycle을 완료한다.
이 때 제1 모듈(MD1)의 제1 노즐부(111)에서 기판(SUB) 방향으로 퍼지 기체(P)가 공급되어 기판(SUB)의 면 중 제1 모듈(MD1)에 대응된 영역에 형성되어 있던 제1 원료 기체(S)를 통하여 형성된 흡착층 중 분자간 결합력이 약한 물리적 흡착층은 퍼지 기체(P)에 의하여 기판(SUB)으로부터 분리되어 배기된다.
제2 모듈(MD2)의 제2 노즐부(112)로부터 제1 원료 기체(S)가 기판(SUB)방향으로 공급되면 기판(SUB)의 면, 구체적으로 제2 모듈(MD2)에 대응하는 영역에는 Al을 함유하는 흡착층이 형성된다. 구체적으로 기판(SUB)의 제2 모듈(MD2)에 대응하는 면에 화학적 흡착층 및 물리적 흡착층이 형성된다. 즉 전술한 제1 cycle에 의하여 형성된 첫 번째 AlxOy층 위에 두 번째 AlxOy층을 형성하기 위한 Al을 함유하는 흡착층이 형성된다.
도 4a 내지 도 4f에 도시된 과정을 통하여 기판(SUB)의 전체 영역에 대하여 적어도 하나의 AlxOy층이 형성된다. 또한, 이러한 과정을 계속적으로 반복하면 기판(SUB)의 전체 영역에 대하여 원하는 만큼의 AlxOy층을 형성할 수 있다. 즉, 최종적으로 기판(SUB)에 대하여 전체적으로 동일한 두께의 AlxOy층을 형성할 수 있다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고 기판(SUB)의 전체 영역에 대하여 상이한 두께를 갖는 AlxOy층을 형성할 수도 있다.
본 실시예의 기상 증착 장치(100)를 이용하면 기판(SUB)의 전체 영역에 대하여 균일한 증착막을 형성할 수 있다.
즉, 기판(SUB)의 전체 영역에 대하여 복수의 모듈(MD1, MD2, MD3)이 대응되도록 하여 기판(SUB)의 전체 영역에 대하여 증착 공정을 동시에 진행하므로 증착의 효율성 및 균일성을 향상한다. 이를 통하여 기판(SUB) 및 기상 증착 장치(100)를 이동하면서 증착 공정을 진행할 필요가 없어 설비 구성의 용이성 및 공간 활용 능력을 향상한다.
또한, 기판(SUB)의 전체 영역을 각 복수의 모듈(MD1, MD2, MD3)이 대응되도록 하여 각 복수의 모듈(MD1, MD2, MD3)은 기판(SUB)의 일부 영역에만 대응되면 된다. 그리고, 복수의 모듈(MD1, MD2, MD3)이 별도로 독립적으로 복수의 원료 기체 및 퍼지 기체를 기판(SUB)방향으로 공급하여 기판(SUB)의 전체 영역에 대하여 동시에 1 cycle의 증착막 형성 공정을 진행하는 것이 아니고 기판(SUB)의 영역별로 독립적으로 1 cycle의 증착막 형성 공정을 진행한다. 즉, 증착 공정 중에 기판(SUB)의 영역 중 제1 모듈(MD1), 제2 모듈(MD2) 및 제3 모듈(MD3)에 대응되는 영역 별로 AlxOy층의 두께 또는 층수는 다를 수 있다.
이러한 독립되고 구별된 공정을 통하여 각 기체의 교체 시 필요한 공정 시간을 최소화할 수 있다. 또한, 1 cycle의 증착막 형성 공정 진행 시간을 감소한다. 이를 통하여 기판(SUB)에 대하여 증착막을 형성하는 증착 공정의 효율성을 증대한다.
즉, 본 실시예의 기상 증착 장치(100) 및 이를 이용한 기상 증착 방법은 ALD(atomic layer deposition)으로 박막을 형성할 수 있는데, ALD 공정 진행 시 1layer를 형성하기 위한 1 cycle의 공정의 진행 시간을 단축하여 ALD 공정의 효율성을 향상할 수 있다. 물론 본 실시예는 ALD 외에 기타 기상 증착 장치에도 적용할 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서 제1 원료 기체(S) 및 제2 원료 기체(R)의 종류, 그리고 이러한 기체들을 통하여 형성된 박막(AlxOy 박막)은 하나의 예시적인 것으로서 다양한 종류의 제1 원료 기체(S) 및 제2 원료 기체(R)를 사용할 수 있고, 이를 통하여 다양한 박막을 형성할 수 있음은 물론이다.
또한 하나의 모듈부에서 제1 원료 기체(S)를 공급 시 그와 인접한 모듈부에서는 퍼지 기체(P)를 공급하므로 제1 원료 기체(S)를 공급하는 기판(SUB)의 영역에 효율적으로 제1 원료 기체(S)를 포함하는 흡착막을 형성하고, 그와 인접한 영역으로 퍼지 기체(P)를 공급하여 불순물의 혼입을 용이하게 방지한다.
또한 이와 마찬가지로 하나의 모듈부에서 제2 원료 기체(R)를 공급 시 그와 인접한 모듈부에서는 퍼지 기체(P)를 공급하므로 제2 원료 기체(R)를 공급하는 기판(SUB)의 영역에 효율적으로 제2 원료 기체(R)를 포함하는 흡착막을 형성하고, 그와 인접한 영역으로 퍼지 기체(P)를 공급하여 불순물의 혼입을 용이하게 방지한다.
또한, 제1 모듈(MD1), 제2 모듈(MD2) 및 제3 모듈(MD3)의 순서대로 제1 원료 기체(S)를 공급하므로 기판(SUB)의 소정의 영역 및 이와 인접한 영역에 대하여 일 방향으로 순서대로 증착 공정을 진행하므로 기판(SUB)의 전체 영역에 대하여 균일하고 순도가 향상된 증착막을 형성할 수 있다.
또한, 제1 모듈(MD1), 제2 모듈(MD2) 및 제3 모듈(MD3)의 순서대로 제2 원료 기체(R)를 공급하므로 기판(SUB)의 소정의 영역 및 이와 인접한 영역에 대하여 일 방향으로 순서대로 증착 공정을 진행하므로 기판(SUB)의 전체 영역에 대하여 균일하고 순도가 향상된 증착막을 형성할 수 있다.
도 5는 도 4a 내지 도 4f에 도시된 방법을 통하여 형성된 유기 발광 표시 장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 6은 도 5의 F의 확대도이다.
유기 발광 표시 장치(10:organic light emitting display apparatus)는 기판(30) 상에 형성된다. 기판(30)은 글래스재, 플라스틱재, 또는 금속재로 형성될 수 있다.
기판(30)상에는 기판(30)상부에 평탄면을 제공하고, 기판(30)방향으로 수분 및 이물이 침투하는 것을 방지하도록 절연물을 함유하는 버퍼층(31)이 배치된다.
버퍼층(31)상에는 박막 트랜지스터(40(TFT:thin film transistor)와, 캐패시터(50)와, 유기 발광 소자(60:organic light emitting device)가 형성된다. 박막 트랜지스터(40)는 크게 활성층(41), 게이트 전극(42), 소스 전극(43), 드레인 전극(44)을 포함한다. 유기 발광 소자(60)는 제1 전극(61), 제2 전극(62) 및 중간층(63)을 포함한다.
캐패시터(50)는 제1 캐패시터 전극(51) 및 제2 캐패시터 전극(52)을 포함한다.
구체적으로 버퍼층(31)의 윗면에는 소정 패턴으로 형성된 활성층(41)이 배치된다. 활성층(41)은 무기 반도체 물질, 유기 반도체 물질 또는 산화물 반도체 물질을 함유할 수 있다.
활성층(41)상부에는 게이트 절연막(32)이 형성된다. 게이트 절연막(32)의 상부에는 활성층(41)과 대응되도록 게이트 전극(42)이 형성된다. 게이트 전극(42)을 덮도록 층간 절연막(33)이 형성되고, 층간 절연막(33) 상에 소스 전극(43) 및 드레인 전극(44)이 형성되는 데, 활성층(41)의 소정의 영역과 접촉되도록 형성된다.
게이트 전극(42)과 동일한 층에 제1 캐패시터 전극(51)이 형성되는데 게이트 전극(42)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
소스 전극(43) 및 드레인 전극(44)과 동일한 층에 제2 캐패시터 전극(52)이 형성되는데 소스 전극(43) 및 드레인 전극(44)과 동일한 재질로 형성될 수 있다.
소스 전극(43) 및 드레인 전극(44)을 덮도록 패시베이션층(34)이 형성되고, 패시베이션층(34)상부에는 박막트랜지스터(40)의 평탄화를 위하여 별도의 절연막을 더 형성할 수도 있다.
패시베이션층(34)상에 제1 전극(61)을 형성한다. 제1 전극(61)은 소스 전극(43) 및 드레인 전극(44)중 어느 하나와 전기적으로 연결되도록 형성한다. 그리고, 제1 전극(61)을 덮도록 화소정의막(35)이 형성된다. 이 화소정의막(35)에 소정의 개구(64)를 형성한 후, 이 개구(64)로 한정된 영역 내에 유기 발광층을 구비하는 중간층(63)을 형성한다. 중간층(63)상에 제2 전극(62)을 형성한다.
제2 전극(62)상에 봉지층(70)을 형성한다. 봉지층(70)은 유기물 또는 무기물을 함유할 수 있고, 유기물과 무기물을 교대로 적층한 구조일 수 있다.
봉지층(70)은 본 발명의 전술한 기상 증착 장치(100)를 이용하여 형성할 수 있다. 즉 제2 전극(62)이 형성되어 있는 기판(30)을 본 발명의 전술한 기상 증착 장치(100)에 배치한 후 원하는 층을 형성할 수 있다. 구체적으로 도 4a 내지 도 4f에 도시된 방법을 통하여 원하는 층을 형성할 수 있다.
특히, 봉지층(70)은 하나 이상의 무기층(71)을 구비할 수 있다. 이 때 하나 이상의 무기층(71)을 형성 시 전술한 기상 증착 장치(100)를 이용할 수 있다.
선택적인 실시예로서 도 6에 도시한 것과 같이 봉지층(70)이 무기층(71) 및 유기층(72)을 구비하고, 무기층(71)은 복수의 층(71a, 71b, 71c)을 구비하고, 유기층(72)은 복수의 층 (72a, 72b, 72c)을 구비할 수 있다. 이 때 본 발명의 기상 증착 장치(100) 이용하여 무기층(71)의 복수의 층(71a, 71b, 71c)을 형성할 수 있다.
그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않는다. 즉 유기 발광 표시 장치(10)의 버퍼층(31), 게이트 절연막(32), 층간 절연막(33), 패시베이션층(34) 및 화소 정의막(35) 등 기타 절연막을 본 발명의 기상 증착 장치로 형성할 수도 있다.
또한 활성층(41), 게이트 전극(42), 소스 전극(43), 드레인 전극(44), 제1 전극(61), 중간층(63) 및 제2 전극(62)등 기타 다양한 박막을 본 발명의 기상 증착 장치로 형성하는 것도 물론 가능하다.
전술한 것과 같이 본 발명의 기상 증착 장치를 이용할 경우 유기 발광 표시 장치(10)에 형성되는 증착막 특성을 향상하여 결과적으로 유기 발광 표시 장치(10)의 전기적 특성 및 화질 특성을 향상할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 기상 증착 장치
MD1, MD2, MD3: 제1 모듈, 제2 모듈, 제3 모듈
101: 스테이지
SUB: 기판
GE: 발전기
SW: 스위치
MT1, MT2, MT3: 제1 매쳐, 제3 매쳐, 제3 매쳐
111, 112, 113: 제1, 2, 3 노즐부
121, 122, 123: 제1, 2, 3 플라즈마 발생부
HU1, HU2, HU3: 제1, 2, 3 본체부
10: 유기 발광 표시 장치

Claims (20)

  1. 기판에 대하여 박막을 증착하기 위한 기상 증착 장치에 관한 것으로서,
    상기 기판의 서로 다른 영역에 대응되도록 배치된 복수의 모듈,
    제1 원료 기체 공급원으로부터 상기 복수의 모듈로 제1 원료 기체의 공급을 제어하는 제1 원료 밸브,
    제2 원료 기체 공급원으로부터 상기 복수의 모듈로 제2 원료 기체의 공급을 제어하는 제2 원료 밸브, 및
    퍼지 기체 공급원으로부터 상기 복수의 모듈로 퍼지 기체의 공급을 제어하는 퍼지 밸브를 구비하고,
    상기 복수의 모듈은 각각,
    본체부;
    상기 본체부의 면 중 상기 기판을 향하는 면에 형성된 노즐부; 및
    상기 제1 원료 기체 공급원, 상기 제2 원료 기체 공급원, 및 퍼지 기체 공급원으로부터 상기 노즐부로의 기체의 공급을 각각 제어하는 밸브부;를 포함하고,
    상기 밸브부는,
    상기 제1 원료 밸브를 통해 공급된 상기 제1 원료 기체가 상기 노즐부로 공급되도록 제어하는 밸브,
    상기 제2 원료 밸브를 통해 공급된 상기 제2 원료 기체가 상기 노즐부로 공급되도록 제어하는 밸브, 및
    상기 퍼지 밸브를 통해 공급된 상기 퍼지 기체가 상기 노즐부로 공급되도록 제어하는 밸브를 구비하며,
    상기 복수의 모듈은 각각 독립적으로 상기 기판의 서로 다른 영역에 대하여 증착 공정을 진행하고,
    상기 복수의 모듈의 노즐부들은 각각 서로 독립적으로 상기 제1 원료 기체, 상기 제2 원료 기체, 및 상기 퍼지 기체를 선택적으로 상기 기판 방향으로 공급하는 기상 증착 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 노즐부는 상기 기판의 적어도 일 방향의 폭에 대응하는 길이를 갖도록 선형(linear type)인 기상 증착 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈은 각각,
    상기 본체부의 면 중 상기 기판을 향하는 면에 형성되고 상기 노즐부와 이격되도록 형성된 플라즈마 발생부를 더 포함하는 기상 증착 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈의 플라즈마 발생부들의 각각에 대응하는 복수의 매쳐; 및
    상기 복수의 매쳐에 공통으로 연결된 발전기를 더 포함하는 기상 증착 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 발전기에서 발생한 에너지를 상기 복수의 매쳐 중 선택된 어느 하나의 매쳐에 전달하도록 배치된 스위치를 더 포함하는 기상 증착 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈은 전체적으로 상기 기판의 전체 영역에 대응하거나 그보다 큰 크기를 갖는 기상 증착 장치.
  8. 기판에 대하여 박막을 형성하기 위한 기상 증착 방법에 관한 것으로서,
    상기 기판의 서로 다른 영역에 대응되도록 배치된 복수의 모듈,
    제1 원료 기체 공급원으로부터 상기 복수의 모듈로 제1 원료 기체의 공급을 제어하는 제1 원료 밸브,
    제2 원료 기체 공급원으로부터 상기 복수의 모듈로 제2 원료 기체의 공급을 제어하는 제2 원료 밸브, 및
    퍼지 기체 공급원으로부터 상기 복수의 모듈로 퍼지 기체의 공급을 제어하는 퍼지 밸브를 구비하고, 상기 복수의 모듈은 상기 복수의 모듈은 각각, 본체부, 상기 본체부의 면 중 상기 기판을 향하는 면에 형성된 노즐부, 및 상기 제1 원료 기체 공급원, 상기 제2 원료 기체 공급원, 및 퍼지 기체 공급원으로부터 상기 노즐부로의 기체의 공급을 각각 제어하는 밸브들을 구비한 밸브부를 포함하는 기상 증착 장치를 준비하는 단계;
    상기 기판을 상기 기상 증착 장치의 상기 복수의 모듈에 대응되도록 배치하는 단계;
    상기 복수의 모듈이 각각 독립적으로 상기 기판의 서로 다른 영역에 대하여 복수의 원료 기체를 순차적으로 공급하여 상기 기판에 박막을 형성하는 단계; 및
    상기 복수의 모듈의 노즐부들이 각각 서로 독립적으로 상기 제1 원료 기체, 상기 제2 원료 기체 및 상기 퍼지 기체를 선택적으로 상기 기판 방향으로 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 원료 기체, 상기 제2 원료 기체 및 상기 퍼지 기체를 서로 독립적으로 상기 기판 방향으로 공급하는 단계는,
    상기 제1 원료 밸브, 상기 제2 원료 밸브, 및 상기 밸브부를 각각 제어하는 단계를 포함하는 기상 증착 방법.
  9. 삭제
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈의 노즐부들 중 상기 제1 원료 기체 또는 제2 원료 기체를 상기 기판으로 공급하는 중에 상기 노즐부와 인접한 다른 노즐부는 상기 퍼지 기체를 상기 기판 방향으로 공급하는 단계를 포함하는 기상 증착 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈의 노즐부들은 일 방향으로 배치되고,
    상기 복수의 모듈들은 상기 일 방향으로 배치된 순서대로 상기 제1 원료 기체 또는 제2 원료 기체를 상기 기판으로 공급하는 단계를 포함하는 기상 증착 방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈은 각각,
    상기 본체부의 면 중 상기 기판을 향하는 면에 형성되고 상기 노즐부와 이격되도록 형성된 플라즈마 발생부를 더 포함하고,
    상기 박막을 형성하는 공정의 적어도 하나의 원료 기체를 공급하는 과정 중에 상기 플라즈마 발생부가 플라즈마를 발생하는 단계를 더 포함하는 기상 증착 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈의 플라즈마 발생부들은 서로 독립적으로 플라즈마를 발생하는 것을 특징으로 하는 기상 증착 방법.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 기판에 박막을 형성하는 과정은 상기 기판이 상기 기상 증착 장치에 대하여 고정된 채 진행하는 기상 증착 방법.
  15. 기판 상에 하나 이상의 박막을 포함하는 유기 발광 표시 장치를 제조하는 방법에 관한 것으로서,
    상기 기판상의 박막을 제조하는 단계는,
    상기 기판의 서로 다른 영역에 대응되도록 배치된 복수의 모듈,
    제1 원료 기체 공급원으로부터 상기 복수의 모듈로 제1 원료 기체의 공급을 제어하는 제1 원료 밸브,
    제2 원료 기체 공급원으로부터 상기 복수의 모듈로 제2 원료 기체의 공급을 제어하는 제2 원료 밸브, 및
    퍼지 기체 공급원으로부터 상기 복수의 모듈로 퍼지 기체의 공급을 제어하는 퍼지 밸브를 구비하고, 상기 복수의 모듈은 각각, 본체부, 상기 본체부의 면 중 상기 기판을 향하는 면에 형성된 노즐부, 및 상기 제1 원료 기체 공급원, 상기 제2 원료 기체 공급원, 및 퍼지 기체 공급원으로부터 상기 노즐부로의 기체의 공급을 각각 제어하는 밸브들을 구비한 밸브부를 포함하는 기상 증착 장치를 준비하는 단계;
    상기 기판을 상기 기상 증착 장치의 상기 복수의 모듈에 대응되도록 배치하는 단계;
    상기 복수의 모듈이 각각 독립적으로 상기 기판의 서로 다른 영역에 대하여 복수의 원료 기체를 순차적으로 공급하는 단계; 및
    상기 복수의 모듈의 노즐부들이 각각 서로 독립적으로 상기 제1 원료 기체, 상기 제2 원료 기체, 및 상기 퍼지 기체를 선택적으로 상기 기판 방향으로 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 원료 기체, 상기 제2 원료 기체, 및 상기 퍼지 기체를 선택적으로 공급하는 단계는,
    상기 제1 원료 밸브, 상기 제2 원료 밸브, 및 상기 밸브부를 각각 제어하는 단계를 포함하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
  16. 삭제
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈의 노즐부들 중 상기 제1 원료 기체 또는 제2 원료 기체를 상기 기판으로 공급하는 중에 상기 노즐부와 인접한 다른 노즐부는 상기 퍼지 기체를 상기 기판 방향으로 공급하는 단계를 포함하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈은 각각,
    상기 본체부의 면 중 상기 기판을 향하는 면에 형성되고 상기 노즐부와 이격되도록 형성된 플라즈마 발생부를 더 포함하고,
    상기 복수의 원료 기체를 공급하는 단계에서 적어도 하나의 원료 기체를 공급하는 과정 중에 상기 플라즈마 발생부가 플라즈마를 발생하는 단계를 더 포함하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 유기 발광 표시 장치는 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치되고 적어도 유기 발광층을 갖는 중간층을 구비하는 유기 발광 소자를 포함하고,
    상기 기판상의 박막을 제조하는 단계는,
    상기 유기 발광 소자를 봉지하는 봉지막을 형성하는 것을 특징으로 하는 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 기판상의 박막을 제조하는 단계는,
    상기 유기 발광 표시 장치에 구비된 하나 이상의 절연막 또는 도전막을 형성하는 단계인 유기 발광 표시 장치 제조 방법.
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